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导读

本文围绕 java-design-patterns 仓库中 factory 模块 的完整实现，系统讲解简单工厂模式（Simple Factory，也称静态工厂方法 Static Factory Method）的核心思想、UML 结构与源码实现。你将掌握如何用一个封装了静态工厂方法的类隐藏对象创建逻辑，让客户端只关心"用什么"而不关心"怎么造"，并理解它与 Factory Method、Abstract Factory、Factory Kit 等创建型模式的边界。

一、模式概览：它是什么，为什么需要它

简单工厂模式属于创建型模式（Creational Pattern）中的一种（分类标签为 Gang of Four 相关模式）。其核心做法是：将对象创建的实现逻辑封装在名为 factory 的类中，向客户端暴露一个静态方法。客户端调用该方法时只需传入类型参数，即可获得对应实例，从而把注意力从"初始化新对象"转移到"使用对象"上。

在 localization/ko/factory/README.md（本文的韩文关联文档）与 factory/README.md（英文主文档）中，官方给出的意图如下：

提供封装在 factory 类中的静态方法，隐藏实现逻辑，使客户端代码专注于对象的使用而非初始化。

Wikipedia 对 factory 的定义同样简洁：

Factory 是用于创建其他对象的对象。正式地说，factory 是返回可变原型或类对象的函数或方法。

现实场景举例

一个 SQLServer 连接的 Web 应用需要切换到 Oracle，且不想修改既有源代码。此时可以引入 Simple Factory：通过静态方法为给定数据库创建连接对象，客户端无需感知数据库驱动差异。

这一场景揭示了简单工厂最典型的价值：把"创建什么、如何创建"的决策集中到一处，当需求变化（如切换数据库、新增产品类型）时，只改动工厂内部，客户端代码保持稳定。

二、源码级实现：CoinFactory 炼金术士造币示例

factory 模块用"炼金术士铸造金币/铜币"作为示例，完整代码位于 factory/src/main/java/com/iluwatar/factory 目录下，共包含 6 个类文件：

1. 抽象产品：Coin接口

public interface Coin { String getDescription(); }

抽象产品定义了所有具体产品必须实现的行为契约。这里只有一个getDescription()方法，用于返回对产品类型的文字描述。

2. 具体产品：GoldCoin与CopperCoin

public class GoldCoin implements Coin { static final String DESCRIPTION = "This is a gold coin."; @Override public String getDescription() { return DESCRIPTION; } }

public class CopperCoin implements Coin { static final String DESCRIPTION = "This is a copper coin."; @Override public String getDescription() { return DESCRIPTION; } }

两个具体产品都实现了Coin接口，各自维护一个DESCRIPTION常量。从源码结构可以推断：后续若需新增产品（如银币SilverCoin），只需新增一个实现Coin的类并在枚举中注册，无需触碰现有类——这正是简单工厂在开闭原则上的贡献。

3. 产品类型枚举：CoinType

@RequiredArgsConstructor @Getter public enum CoinType { COPPER(CopperCoin::new), GOLD(GoldCoin::new); private final Supplier<Coin> constructor; }

CoinType是简单工厂的"类型注册表"。它利用 Java 8 的Supplier<Coin>函数式接口，将构造函数引用（CopperCoin::new、GoldCoin::new）存储为枚举常量字段。配合 Lombok 的@RequiredArgsConstructor（生成接收Supplier<Coin>的构造器）与@Getter（生成getConstructor()访问器），枚举本身就成为了一张"类型 → 构造器"的映射表。

4. 工厂类：CoinFactory

public class CoinFactory { /** Factory method takes as a parameter the coin type and calls the appropriate class. */ public static Coin getCoin(CoinType type) { return type.getConstructor().get(); } }

CoinFactory是简单工厂的核心。它只暴露一个静态方法getCoin(CoinType type)，方法体内没有任何 if-else 分支：通过type.getConstructor().get()直接委托给CoinType枚举持有的Supplier完成实例化。这种"枚举驱动"的实现比传统 if-else 版本更简洁、更易扩展——新增币种时枚举与产品类成对添加即可。

5. 客户端入口：App

@Slf4j public class App { /** Program main entry point. */ public static void main(String[] args) { LOGGER.info("The alchemist begins his work."); var coin1 = CoinFactory.getCoin(CoinType.COPPER); var coin2 = CoinFactory.getCoin(CoinType.GOLD); LOGGER.info(coin1.getDescription()); LOGGER.info(coin2.getDescription()); } }

客户端只做了两件事：调用静态工厂方法拿到实例，然后使用实例。整个代码中不出现new Coin(...)之类的直接实例化，对象的创建完全被隔离在工厂层。程序运行输出：

06:19:53.530 [main] INFO com.iluwatar.factory.App -- The alchemist begins his work. 06:19:53.533 [main] INFO com.iluwatar.factory.App -- This is a copper coin. 06:19:53.533 [main] INFO com.iluwatar.factory.App -- This is a gold coin.

注：韩文关联文档中使用的示例为Car（Ford/Ferrari）与CarsFactory，代码结构与本仓库Coin/CoinFactory完全同构；本文以仓库实际源码为准展开讲解。

三、UML 类图与调用时序

factory 模块的 etc 目录下提供了两张官方示意图，准确刻画了简单工厂的结构与交互。

类图：五种角色的静态关系

类图清晰展示了简单工厂的完整角色结构：抽象产品Coin（接口）位于顶层，GoldCoin、CopperCoin分别实现它；CoinType枚举记录了类型与构造器的映射；CoinFactory作为工厂负责生产；App作为调用端完成整个工厂调用流程。这张图直接对应了 factory.urm.puml 源文件。

时序图：客户端与工厂的交互流程

时序图还原了简单工厂的运行逻辑：客户端（Client）向工厂（Factory）发起创建产品请求，工厂依据类型调用对应产品的实例化方法，最后将实例返回给客户端。整个过程中客户端只与工厂交互，完全感知不到具体产品的构造细节。

四、测试验证：工厂行为如何被保障

factory 模块自带两个 JUnit 5 测试，用于验证工厂的核心行为：

CoinFactoryTest—— CoinFactoryTest.java：

class CoinFactoryTest { @Test void shouldReturnGoldCoinInstance() { final var goldCoin = CoinFactory.getCoin(CoinType.GOLD); assertTrue(goldCoin instanceof GoldCoin); } }

该测试断言CoinFactory.getCoin(CoinType.GOLD)返回的实例确实是GoldCoin类型，直接验证了"工厂根据枚举类型返回正确具体产品"这一核心职责。

AppTest—— AppTest.java：

class AppTest { @Test void shouldExecuteWithoutExceptions() { assertDoesNotThrow(() -> App.main(new String[] {})); } }

该测试验证App.main的完整调用链（含工厂调用与日志输出）能无异常执行，保证示例程序的端到端可用性。

五、适用场景与使用建议

根据官方文档，当以下情况出现时适合使用简单工厂：

• 类事先不知道它需要创建的对象的确切类型和依赖；
• 一个方法需要返回共享同一父类/接口的多个可能类之一，且希望封装"创建哪个对象"的决策逻辑；
• 在设计框架或类库时，希望获得对具体类类型的最佳灵活性与隔离性。

结合源码进一步解读：

• 集中创建逻辑：所有对象创建集中在一处（CoinFactory），避免代码库中散落new关键字，从源码结构看，factory/src/main/java下唯一的实例化入口就是工厂方法内部的Supplier.get()。
• 松散耦合：客户端仅依赖Coin抽象与CoinType枚举，不依赖GoldCoin/CopperCoin具体类，因此更利于测试（可注入 mock 产品）、组件替换与功能扩展。

六、优点与代价

优点

• 创建集中管理：所有对象创建保持在一处，防止new关键字在代码库中蔓延；
• 降低耦合：写出松散耦合的代码，带来更好的可测试性、更易读的代码、可替换的组件、可扩展性与功能隔离；
• 符合开闭原则：系统可在不修改现有代码的前提下引入新类型（新增产品类 + 枚举注册即可）。

代价

• 代码复杂度上升：引入多个附加类（抽象产品、具体产品、枚举、工厂）后，代码比直接实例化复杂；
• 可能过度设计：如果对象创建本身逻辑简单、复杂度低，过度使用会降低代码可读性。韩文文档对此的表述是"代码比想象中更复杂"。

七、相关模式辨析

简单工厂常与以下模式对照使用：

八、如何在本地运行与验证

factory 是 Maven 多模块项目中的一个独立子模块（见 factory/pom.xml），仓库根目录提供了 Maven Wrapper（mvnw）。在仓库根目录执行以下命令即可编译、运行测试并查看示例输出：

# 编译并运行 factory 模块的全部测试（CoinFactoryTest、AppTest） ./mvnw -pl factory test # 若需直接运行 App 主类查看程序输出 ./mvnw -pl factory exec:java -Dexec.mainClass="com.iluwatar.factory.App"

提示：mvnw为 Maven Wrapper 脚本，无需预先安装 Maven；执行测试可观察CoinFactoryTest对CoinType.GOLD → GoldCoin的断言通过。

结语

简单工厂是创建型模式中最小巧、最易上手的一种。本仓库的 factory 模块用"炼金术士造币"这个不足百行的例子，展示了从抽象产品、具体产品、类型枚举到静态工厂方法的完整套路；枚举 +Supplier的写法更是消除了传统 if-else 分支，让扩展新币种变成"加一个类、加一个枚举常量"两件事。掌握它之后，再对比 factory-method、factory-kit 与 abstract-factory 模块，你就能建立起对创建型模式家族的整体认知。

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